حالة جديدة للمادة ، عناصر كيميائية يمكن أن تكون سائلة و صلبة بنفس الوقت

حالة جديدة للمادة : 

تصنف المادة بحسب حالتها الفيزيائية إلى أربع أنواع : الصلبة ، السائلة ، الغازية و البلازما .

مؤخرا مجموعة من الباحثين اكتشفوا حالة جديدة من المادة الفيزيائية يمكن أن توجد فيها الذرات كمادة صلبة وسائلة في وقت واحد .

و قد أظهرت نتائج الإختبارات أن تطبيق ضغوط عالية ودرجات حرارة على البوتاسيوم - وهو معدن بسيط - يخلق حالة تتشكل فيها معظم ذرات البوتاسيوم ضمن بنية شعرية صلبة. و على الرغم من ذلك ، فقد احتوت  أيضًا على مجموعة ثانية من ذرات البوتاسيوم الموجودة على شكل سائل .

و بحسب الباحثين فإن أكثر من نصف العناصر - بما في ذلك الصوديوم والبزموت - قادر على التشكل بنفس الحالة المكتشفة حديثًا في حال توافرت الشروط الملائمة لذلك .

و ليس واضحا حتى الأن فيما إذا كانت هذه البنية غير الاعتيادية قد شكلت حالة مميزة للمادة ، أو أنها تشكلت كمرحلة انتقالية بين حالتين مميزتين للمادة .

و استخدم فريق من العلماء في جامعة إدنبرا University of Edinburgh عمليات محاكاة حاسوبية قوية لدراسة وجود هذه الحالة - والمعروفة باسم " the chain-melted state ". 

وقد كشفت محاكاة الحاسوب لسلوك أكثر من 2000 ذرة بوتاسيوم ضمن شروط معينة أنّ البنية المتشكلة للذرات نتج عنها الحالة الجديدة المستقرة للمادة . 

و بحسب الباحثين ، فإن تطبيق الضغط على الذرات قد أدى إلى تشكيل اثنتان من البنى الشبكية الصلبة المتصلة ببعضها داخليا ، و عند رفع درجة الحرارة و جد الباحثون أن التفاعلات الكيميائية في واحدة من البنى الشبكية قوية و حافظت على شكلها رغم رفع الحرارة مما يعني أنها حافظت على حالتها الصلبة .

في حين أن النوع الآخر من الذرات انصهر على شكل سائل تحت تأثير رفع الحرارة .

وقد حظيت الدراسة المنشورة في مجلة الوقائع الأكاديمية الوطنية " the journal Proceedings of the National Academy " بدعم من مجلس البحوث الأوروبي ومجلس أبحاث العلوم الهندسية و الفيزيائية .

الدراسة أجريت بالتعاون مع علماء من جامعة شيان جياوتونغ Xi'an Jiantong University في الصين.

و بحسب الدكتور Andreas Hermann ، من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة إدنبره ، الذي قاد الدراسة: "البوتاسيوم هو أحد أبسط المعادن التي نعرفها ، ولكن إذا طبق عليها ضغط ، فإنها تشكل هياكل معقدة للغاية و قد أظهرنا أن هذه الحالة المستقرة و الغير عادية ولكن مستقرة للمادة هي وجودها بحالة صلبة و سائلة في آنٍ معا ، و ظهور هذه الحالة غير العادية في مواد أخرى يمكن أن يدخل في أنواع عديدة من التطبيقات الهندسية و الفيزيائية . "

المصدر : University of Edinburgh